基礎(chǔ)生物化學(xué)第十四章-分子生物學(xué)部分-課件

遺傳信息的傳遞和表達(dá)中心法則1ppt課件DNA的復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯2ppt課件一、DNA復(fù)制

dNTPsDNA+Ppi

模板:DNA

引物：一小段RNA

底物：dNTP

合成方向：5’3’

輔助因子：Mg2+3ppt課件4ppt課件

一、DNA的半保留復(fù)制全保留半保留5ppt課件CsCl密度梯度離心6ppt課件DNA復(fù)制所需的時(shí)間

E.coli5x106bp30minhuman3x109bp8hrsDNA復(fù)制的精確性錯(cuò)配幾率為1/109起始有固定的起點(diǎn)：復(fù)制起點(diǎn)（復(fù)制原點(diǎn)）原核生物：一個(gè)真核生物：多個(gè)7ppt課件8ppt課件

DNA復(fù)制有關(guān)的酶和蛋白質(zhì)

DNA松弛酶（helicase）：DNA超螺旋松弛

DNA聚合酶（polymease）：以4種dNTP為底物，合成DNADNA連接酶ligase：雙鏈切口的閉合引發(fā)酶primase：催化引物的合成單鏈結(jié)合蛋白(singlestrandbindingprotein,SSB)：保持DNA的單鏈狀態(tài)

……9ppt課件DNA的半不連續(xù)復(fù)制復(fù)制叉前導(dǎo)鏈（連續(xù)合成）、后隨鏈（不連續(xù)合成）岡崎片段10ppt課件前導(dǎo)鏈后隨鏈岡崎片段11ppt課件12ppt課件13ppt課件14ppt課件端粒(telomere)與端粒酶(telomerase)

Telomere:真核生物線性染色體3’末端的一種特殊結(jié)構(gòu)。重復(fù)序列富含G，和端粒結(jié)合蛋白組成核蛋白復(fù)合物。人的DNA端粒含有TTAGGG重復(fù)序列，長(zhǎng)度5~15kb。作用：保護(hù)染色體末端免于化學(xué)修飾或核酸酶降解；解決染色體復(fù)制時(shí)末端丟失問(wèn)題。體外培養(yǎng)的細(xì)胞端粒的長(zhǎng)度隨細(xì)胞逐代相傳而縮短，丟失到一定程度便失去對(duì)染色體的保護(hù)作用。細(xì)胞隨之發(fā)生衰老和死亡。端粒的長(zhǎng)度是鐘上的刻度，記載了細(xì)胞分裂的次數(shù)，稱(chēng)為“端粒鐘”，或有絲分裂鐘或“生命的時(shí)鐘”。15ppt課件端粒酶與腫瘤Telomerase:由RNA和蛋白質(zhì)組成的酶。兼有模板和逆轉(zhuǎn)錄酶兩方面的作用。人體內(nèi)除了生殖細(xì)胞和少數(shù)一些體細(xì)胞如淋巴細(xì)胞等細(xì)胞外，絕大多數(shù)體細(xì)胞中無(wú)法檢測(cè)到端粒酶的活性，而在多數(shù)腫瘤細(xì)胞中能檢測(cè)到端粒酶的活性。腫瘤的端粒長(zhǎng)度很短，其繼續(xù)縮短導(dǎo)致染色體融合、細(xì)胞死亡，而端粒酶的激活可以維持端粒的長(zhǎng)度，維持腫瘤的繼續(xù)分裂、增殖。端粒酶的表達(dá)可能是腫瘤形成和發(fā)展的共同途徑?？梢酝ㄟ^(guò)各種途徑抑制端粒酶的活性有效抑制大多數(shù)腫瘤的生長(zhǎng)，而對(duì)正常細(xì)胞沒(méi)有影響。16ppt課件二、逆轉(zhuǎn)錄17ppt課件最早于1911年由Rous從雞肉瘤組織中分離。1970年Baltimore和Temin發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄病毒顆粒中帶有逆轉(zhuǎn)錄酶，復(fù)制是通過(guò)DNA中間階段，病毒DNA可整合于宿主細(xì)胞。這一發(fā)現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的分子生物學(xué)關(guān)于DNARNA

蛋白質(zhì)的概念。因而獲NobelPrize.逆轉(zhuǎn)錄病毒（Retrovirus）18ppt課件1983年法國(guó)巴斯德研究所Montagnier從法國(guó)淋巴結(jié)病病人血液中分離到HIV-1型1984年美國(guó)NIHGallo稱(chēng)也分離到HIV，并研制出抗-HIV診斷試劑盒后法方認(rèn)為美國(guó)分離的HIV是法國(guó)提供的標(biāo)本，因此，提出成果分享的法律訴訟19ppt課件1987年美國(guó)前總統(tǒng)里根和法國(guó)前總理希拉克出面調(diào)停，并達(dá)成協(xié)議由兩國(guó)科學(xué)家共享發(fā)現(xiàn)HIV成果。1989年美國(guó)芝加哥論壇報(bào)報(bào)道，稱(chēng)Gallo“盜用”了法國(guó)巴斯德研究所的HIV樣本。對(duì)此，美國(guó)國(guó)會(huì)舉行了一系列聽(tīng)證會(huì)。1994年美方承認(rèn)法國(guó)Montagnier為HIV發(fā)現(xiàn)者，從而結(jié)束了近10年的論戰(zhàn)。20ppt課件具有包膜，圓球狀，直徑為80~120nm基因組是正鏈RNA，3.5~9.0kb在病毒顆粒中有逆轉(zhuǎn)錄酶(Reversetranscriptase,依賴(lài)RNA的DNA聚合酶)能整合于宿主細(xì)胞的染色體逆轉(zhuǎn)錄病毒的特性21ppt課件多功能酶1、RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活性2、RNA酶H（RNaseH）活性：水解RNA-DNA雜交體上的RNA3、DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活性：合成互補(bǔ)DNA。22ppt課件逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程整合到宿主染色體中13223ppt課件

三、轉(zhuǎn)錄

在DNA指導(dǎo)下（以DNA為模板）合成RNA的過(guò)程。

RNA聚合酶24ppt課件RNA聚合酶

NTPsRNA+Ppi模板：DNA引物：不需要底物：NTP合成方向：5’3’輔助因子：Mg2+orMn2+25ppt課件E.coliRNA聚合酶全酶:2’核心酶:2’，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄延伸:負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄起始26ppt課件27ppt課件28ppt課件DNA的2條鏈：1條：模板鏈另一條：編碼鏈，其核苷酸序列等同于轉(zhuǎn)錄出來(lái)的RNA（U代替T）29ppt課件轉(zhuǎn)錄過(guò)程起始延伸終止30ppt課件轉(zhuǎn)錄起始起始階段(因子)：

1、RNA聚合酶對(duì)DNA模板特定位置(啟動(dòng)子)的識(shí)別、結(jié)合。

2、DNA雙鏈的局部解螺旋，

3、第一個(gè)磷酸二酯鍵的形成。啟動(dòng)子：轉(zhuǎn)錄起始階段涉及的全部DNA序列。31ppt課件轉(zhuǎn)錄起始后，因子從起始復(fù)合物中解離。RNA鏈上摻入的第一個(gè)核苷酸通常是嘌呤：ATPorGTP；因此新生RNA的5’端通常為pppAorpppG。32ppt課件啟動(dòng)子

RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合和開(kāi)始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。33ppt課件原核細(xì)胞啟動(dòng)子：1、-35序列：富含C-G序列RNA聚合酶初始識(shí)別的部位。2、-10序列：富含A-T序列。有助于DNA局部解開(kāi)雙螺旋。3、起始部位(+1)：轉(zhuǎn)錄生成RNA鏈中的第一個(gè)核苷酸。34ppt課件聚合酶的因子識(shí)別、結(jié)合-35序列（結(jié)合疏松）聚合酶3`-5`方向移動(dòng)至-10序列（結(jié)合緊密）雙鏈打開(kāi)，第一個(gè)磷酸二酯鍵生成（結(jié)合疏松）

因子釋放35ppt課件36ppt課件37ppt課件38ppt課件轉(zhuǎn)錄延伸39ppt課件轉(zhuǎn)錄終止終止子:提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的DNA序列。原核生物的兩類(lèi)終止子：

1、簡(jiǎn)單終止子：依賴(lài)DNA鏈的特殊結(jié)構(gòu)完成鏈的終止。

2、依賴(lài)于因子的終止子：需要因子（蛋白質(zhì)）的參與完成鏈的終止。40ppt課件41ppt課件42ppt課件轉(zhuǎn)錄后加工

原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物需要經(jīng)過(guò)后加工，轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腞NA。鏈的裂解、末端的切除和特殊結(jié)構(gòu)的形成、組成的修飾、拼接、編輯等。43ppt課件轉(zhuǎn)錄調(diào)控基因表達(dá)的調(diào)控關(guān)鍵在轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控主要在起始和終止階段44ppt課件轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控操縱子operon學(xué)說(shuō)：

操縱子：原核生物基因表達(dá)和調(diào)控的單位，包括結(jié)構(gòu)基因部分和調(diào)控部分。45ppt課件46ppt課件47ppt課件48ppt課件四、翻譯以mRNA為模板，合成蛋白質(zhì)的過(guò)程49ppt課件合成的場(chǎng)所：核糖體合成的原料：氨基酸合成的能量來(lái)源：ATP、GTP50ppt課件蛋白質(zhì)合成的過(guò)程氨基酸活化肽鏈起始肽鏈延伸終止與釋放修飾加工51ppt課件氨基酸活化aa+tRNA+ATPaa-tRNA+Ppi

氨酰-tRNA合成酶52ppt課件53ppt課件54ppt課件密碼子與反密碼子mRNA上每三個(gè)相鄰的核苷酸---密碼子兼并性：同一種氨基酸有兩個(gè)或更多的密碼子tRNA反密碼環(huán)上的三個(gè)相鄰的核苷酸---反密碼子密碼子的第三位堿基與反密碼子的第一位堿基配對(duì)不嚴(yán)格－－擺動(dòng)性55ppt課件56ppt課件次黃嘌呤57ppt課件58ppt課件肽鏈合成起始：70S起始復(fù)合物的形成模板起始tRNA能量70S起始復(fù)合物59ppt課件60ppt課件肽鏈的延長(zhǎng)結(jié)合61ppt課件62ppt課件成肽、移位63ppt課件肽鏈的終止和釋放64ppt課件65ppt課件66ppt課件多核糖體：一條mRNA上同時(shí)引發(fā)多輪翻譯過(guò)程。67ppt課件68ppt課件原核生物中轉(zhuǎn)錄和翻譯常同時(shí)進(jìn)行69ppt課件原核生物與真核生物翻譯過(guò)程的區(qū)別1、起始物不同原：fMet-tRNAf真：Met-tRNA2、核糖體結(jié)構(gòu)不同原：70S真：80S3、起始密碼子：原：AUG（GUG）真：AUG4、識(shí)別起始密碼子的方式不同5、起始因子和延長(zhǎng)因子不同6、翻譯發(fā)生的部位不完全相同70ppt課件肽鏈的后加工：1、N端氨基酸的去除2、信號(hào)肽的去除3、二硫鍵的形成4、氨基酸的修飾5、切除一段肽鏈6、加糖基7、多肽鏈的折疊71ppt課件

美國(guó)科學(xué)情報(bào)研究所（ISI）1997年SCI（ScienceCitationIndex）收錄及引用論文檢索，全世界自然科學(xué)研究中論文發(fā)表最集中的三個(gè)領(lǐng)域分別是：細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（signaltransduction）；細(xì)胞凋亡（cellapoptosis）；基因組與后基因組學(xué)研究（genomeandpost-genomicanalysis）。72ppt課件

美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）在1988年底發(fā)表的一份題為《什麼是當(dāng)今科研領(lǐng)域的熱門(mén)話題？》（“Whatispopularinresearchtoday？”）的調(diào)查報(bào)告中指出，目前全球研究最熱門(mén)的是 三種疾病：

癌癥（cancer）

心血管?。╟ardiovasculardiseases）

愛(ài)滋病和肝炎等傳染病